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Die
Erfindung betrifft eine thermostatische Kartusche mit Keramikscheiben
mit Vierteldrehung mit konzentrischen Bedienelementen, sowie eine Mischbatterie,
welche eine solche Kartusche umfasst.
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Die
Mehrheit der Mischbatterien mit Kartusche mit Keramikscheiben mit
Vierteldrehung, mit denen momentan Spülen oder Waschbecken ausgestattet
werden, erlauben es nicht, die Temperatur der Austrittsflüssigkeit,
der so genannten "vermengten" oder "gemischten" Flüssigkeit,
auf effiziente Weise zu stabilisieren, wenn der Druck und/oder die
Temperatur von wenigstens einer der Eingangsflüssigkeiten (im Folgenden "kalte Flüssigkeit" und "warme Flüssigkeit") variiert.
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Man
hat daher derartige Kartuschen geschaffen, die mit einem thermostatischen
Element ausgestattet sind, um die Temperatur der austretenden Flüssigkeit
zu regulieren.
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Man
kennt insbesondere derartige thermostatische Kartuschen mit einem
einzigen Bedienelement, welche es erlauben, "Misch"-Batterien herzustellen, d.h. Batterien,
mit deren Hilfe die Regelung des Durchflusses und der Temperatur
durch Betätigen
eines einzigen Hebels durchgeführt
werden. Diese Kartuschen stellen die Regelung des Durchflusses mittels
zweier übereinander
angeordneter Keramikscheiben sicher, von denen die untere Kanäle zum Hochsteigen
und zum Herunterfließen
für kalte und
warme Eingangsflüssigkeit
umfasst, und stellen die Regelung der Temperatur der gemischten
Ausgangsflüssigkeit
mittels eines oberstromig angeordneten Temperaturregelungsschiebers
unterhalb der unteren Scheibe sicher, der mit einem thermostatischen
Steuerelement verbunden ist.
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Man
kennt ebenfalls derartige thermostatische Kartuschen mit konzentrischen
Bedienelementen, die eine Mischbatterie benötigen, die zwei konzentrische
Bedienelemente zum Regeln des Durchflusses und der Temperatur umfasst.
Die Regelung des Durchflusses wird ebenfalls von zwei Keramikscheiben
sicher gestellt, und die Regelung der Temperatur wird über einen
Temperaturregelschieber sicher gestellt, der mit einem thermostatischen
Element verbunden ist, aber die zwei Scheiben umfassen Kanäle zum Hochsteigen
für kalte
und für
warme Flüssigkeit,
und der Schieber, der oberstromig von diesen Kanälen angeordnet ist, ist dieses
Mal unterhalb der oberen Scheibe angeordnet.
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In
beiden Fällen
begrenzt die Anordnung der Kartusche den für den Temperaturregelungsschieber zur
Verfügung
stehenden Durchmesser und den Querschnitt des Durchgangs für die Flüssigkeit,
und daraus resultieren eine schlechte Temperaturregulierung, die
unvereinbar mit den geltenden Normen für thermostatische Armaturen
ist, und ein schwacher Durchfluss, was das Spektrum möglicher
Anwendungen begrenzt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden, und sie betrifft
zu diesem Zweck eine thermostatische Kartusche mit Keramikscheiben
für eine
Flüssigkeitsarmatur
mit Vierteldrehung mit konzentrischen Bedienelementen, welche eine
untere und eine obere Durchflussregelscheibe umfasst, die jede jeweils
einen Durchgang für
warme Flüssigkeit, einen
Durchgang für
kalte Flüssigkeit
und einen Durchgang für
gemischte Flüssigkeit
umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang für kalte Flüssigkeit
der oberen Scheibe am Rand dieser Scheibe mündet, um einen seitlichen Durchgang
für kalte
Flüssigkeit
zu bilden, der geeignet ist, die kalte Flüssigkeit radial in Richtung
der Außenseite
der oberen Scheibe fließen
zu lassen.
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Dank
dieser Anordnung erhält
man eine effiziente Temperaturregelung in einem großen Bereich von
Durchflussstärken,
und insbesondere für
sehr hohe Durchflussstärken.
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Die
Kartusche kann zudem eine oder mehrere der folgenden zusätzlichen
Eigenschaften aufweisen:
- – sie umfasst ein Bedienelement
zur Durchflusssteuerung, einen Regulierungsschieber, der mit einem
beweglichen Teil eines thermostatischen Elements verbunden ist,
und einen ringförmigen Kanal
für die
kalte Flüssigkeit,
der sich über
den gesamten Umfang eines unteren Teils des Bedienelementes der
Durchflusssteuerung erstreckt, und der geeignet ist, eine Strömung von
kalter Flüssigkeit
aufzunehmen, welche von der oberen Scheibe zu dem Regulierungsschieber
gerichtet ist;
- – sie
umfasst eine Rille für
die warme Flüssigkeit, welche
sich in Umfangsrichtung in dem Regulierungsschieber und/oder seinem
Sitz erstreckt;
- – sie
umfasst ein drehfest mit der oberen Scheibe verbundenes Bedienelement
zur Durchflusssteuerung, das einen oberen Betätigungsteil, eine Abstützfläche für den Regulierungsschieber,
welche geeignet ist, einen Durchlass für die Strömung der kalten Flüssigkeit
zu begrenzen, und eine innere seitliche Führungsfläche für den Schieber umfasst;
- – sie
umfasst ein Organ zum Erzeugen von Turbulenzen, welches gegenüber von
einem thermosensiblen Bereich eines thermostati schen Elementes eine
innere Oberfläche
mit unregelmäßiger Form
besitzt.
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Diese
zusätzlichen
Eigenschaften erlauben jeweils:
- – einen
Regulierungsschieber mit großem
Durchmesser zu erzeugen, wobei nur eine Wand nötig ist zwischen diesem Schieber
und dem Gehäuse der
Kartusche, was es ermöglicht,
eine genaue Regulierung der Temperatur und eine starke Strömung zu
erhalten,
- – eine
gute Verteilung der warmen Flüssigkeit
um den Regulierungsschieber herum und somit eine stabile Regulierung
zu erhalten,
- – die
Herstellungskosten der Kartusche zu optimieren,
- – die
Mischung der Flüssigkeit
zu homogenisieren und den thermischen Austausch zwischen der gemischten
Flüssigkeit
und dem thermosensiblen Bereich des thermostatischen Elementes zu
bevorzugen.
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Die
Erfindung betrefft ebenfalls eine Mischbatterie, welche mit einer
Kartusche, wie sie oben definiert ist, ausgestattet ist, dadurch
gekennzeichnet, dass sie ein an einem Bedienelement zur Steuerung des
Durchflusses durch die Kartusche befestigtes Durchflusssteuerorgan
und ein an einem Bedienelement zur Steuerung der Temperatur der
Kartusche befestigtes Temperatursteuerorgan aufweist.
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Andere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
rein beispielhaft gegebenen und nicht einschränkenden Beschreibung einer
Ausführungsform
der Erfindung hervorgehen, die von den beigefügten Zeichnungen illustriert
wird. Diese zeigen:
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1:
einen schematischen Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen thermostatischen
Kartusche,
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2:
eine perspektivische Explosionsansicht, welche die Hauptbestandteile
der Kartusche aus 1 zeigt,
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3:
eine perspektivische Ansicht einer oberen Scheibe, mit der die Kartusche
aus 1 ausgestattet ist,
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4:
eine perspektivische Ansicht einer unteren Scheibe, mit der die
Kartusche aus 1 ausgestattet ist,
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5:
eine Schnittansicht der zusammengebauten Anordnung der oberen Scheibe
der 3 auf der unteren Scheibe der 4 in
einer Ebene quer zu der Kartusche, die durch die Linie V-V der 1 verläuft, und
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6:
eine perspektivische Ansicht der Kartusche aus 1 von
außen.
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Die
in den Zeichnungen dargestellte Kartusche, welche um eine Mittelachse
herum und entlang dieser angeordnet ist, ist dazu bestimmt, eine
Mischbatterie für
Wasser auszustatten.
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Sie
umfasst ein Gehäuse 1,
welches in seiner Basis, sich in Längsrichtung erstreckend, eine
exzentrisch angeordnete Warmwassereingangsleitung 1A, eine
exzentrisch angeordnete Kaltwassereingangsleitung 1B und
eine zentral angeordnete Ausgangsleitung 1C für gemischtes
Wasser aufweist, und in seinem oberen, von außen im Wesentlichen zylindrisch
geformten Bereich eine ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch geformte
Aufnahme aufweist, in der insbesondere eine untere Scheibe 2,
eine obere Scheibe 3, deren Unterseite mit der Oberseite
der unteren Scheibe 2 verbunden ist, und der untere Teil 4A eines
Bedienelementes 4 zur Durchflusssteuerung untergebracht
sind, wobei letzteres geeignet ist, mit einem Durchflusssteuerorgan
einer Mischbatterie verbunden zu werden. Die Basis des unteren Teils 4A des
Bedienelementes ist auf den oberen Teil der oberen Scheibe 3 gestülpt, die
drehfest mit diesem Bedienelement verbunden ist; der untere Teil 4A verschließt im übrigen ein
bewegliches Organ, welches ein thermostatisches Element 5 mit
ausdehnbarem Wachs enthält,
das einen beweglichen Teil 5A aufweist, wobei ein Bereich
desselben thermosensibel ist, und an diesem ein Regulierungsschieber 6 befestigt,
beispielsweise verschraubt ist; im oberen Teil 4B des Bedienelementes 4 ist
die Basis eines Bedienelementes 7 zur Temperatursteuerung
untergebracht, mit dem das bewegliche Organ über ein Schraube-Mutter-System
verbunden ist und der geeignet ist, mit einem Steuerorgan zur Steuerung
der Temperatur der Mischbatterie verbunden zu werden.
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Genauer
umfasst die drehfest mit dem Gehäuse 1 verbundene
untere Scheibe 2 gegenüber von
der Warmwassereingangsleitung 1A, der Kaltwassereingangsleitung 1B und
der Ausgangsleitung für
gemischtes Wasser 1C jeweils einen Eingangsdurchgang für Warmwasser 2A,
einen Eingangsdurchgang für
Kaltwasser 2B und einen Ausgangsdurchgang für gemischtes
Wasser 2C; der Ausgangsdurchgang 2C quert die
Scheibe axial; die Eingangsdurchgänge 2A, 2B erstrecken
sich in Umfangsrichtung bogenförmig
jeweils auf der einen und der anderen Seite des Ausgangsdurchgangs,
wobei der Warmwasserdurchgang 2A über eine Öffnung in Form eines Bogens
in Umfangsrichtung an der oberen Seite der Scheibe mündet, die
einen kleineren Durchmesser besitzt als der Kaltwasserdurchgang 2B;
eine Dichtung ist in einander gegenüberliegende ausgenommene Rillen
in dem Gehäuse 1 und
in der Scheibe 2 eingesetzt.
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Die
obere Scheibe 3 weist einen Warmwasserdurchgang 3A,
einen Kaltwasserdurchgang 3B und einen Durchgang für gemischtes
Wasser 3C auf; der Durchgang für gemischtes Wasser 3C quert
die Scheibe axial; der Warmwasserdurchgang und der Kaltwasserdurchgang
erstrecken sich jeweils bogenförmig
in Umfangsrichtung auf der einen und der anderen Seite des Durchgangs
für gemischtes
Wasser; der Warmwasserdurchgang 3A und der Kaltwasserdurchgang 3B erstrecken
sich entlang von Bögen
in Umfangsrichtung, die jeweils die gleichen Radien besitzen wie
die Eingangsdurchgänge 2A, 2B,
der Kaltwasserdurchgang 3B mündet aber über die gesamte Länge seines
Bogens in Umfangsrichtung am Rand der Scheibe 3, um einen
seitlichen Kaltwasserdurchgang zu bilden, der geeignet ist, das
kalte Wasser zu einer radialen Strömung in Richtung des Äußeren der Scheibe
zu bewegen; der Kaltwasserdurchgang 3A erstreckt sich vorzugsweise
ganz um den Durchgang für
gemischtes Wasser 3C herum, aber quert die Scheibe nur über einen
Teil seiner Erstreckung von einer Seite zur anderen.
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Das
drehfest mit der Scheibe 3 verbundene Bedienelement 4 zur
Durchflusssteuerung ist über die
Basis seines unteren Teils 4A auf einem Kragen derselben
abgestützt;
eine torusförmige
Dichtung ist zwischen der inneren seitlichen Oberfläche des
Bedienelementes und der äußeren seitliche
Oberfläche der
Scheibe eingesetzt; das Bedienelement 4 umfasst eine Schulter,
welche seinen unteren Teil 4A und seinen oberen, in Längsrichtung
gerillten oder geriffelten Handhabungsteil 4B, über den
er axial mit dem Gehäuse 1 verbunden
ist, miteinander verbindet, wobei er sich an einem Verschluss 8 desselben abstützt, der
mit einer dazwischenlie genden torischen Dichtung in das Gehäuse eingesetzt
ist. Die Außenmaße des unteren
Teils 4A sind kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 1,
so dass über den
gesamten Umfang des Bedienelementes ein ringförmiger Kanal 4C für das kalte
Wasser innerhalb des Gehäuses
und des Verschlusses 8 frei bleibt. Die Wand des Bereiches
des unteren Teils 4A, der nahe der Schulter liegt, ist über den
Umfang des Bedienelementes hinweg nicht kontinuierlich, sondern
die Verbindung zwischen diesem Bereich und der Schulter ist über Materialbrücken sichergestellt,
welche Arme darstellen, die zwischen sich seitliche Durchgänge 4D für das kalte
Wasser begrenzen.
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Der
Regulierungsschieber 6 ist verschiebbar im Inneren des
unteren Teils 4A des Bedienelementes 4 zur Durchflusssteuerung
gelagert, in welchem er mit einer dazwischen liegenden torusförmigen Dichtung
von dessen innerer Seitenfläche
geführt wird;
er ist geeignet, um sich selektiv mit einer seiner Seiten auf der
Oberseite der oberen Scheibe 3 oder mit seiner gegenüberliegenden
Seite auf der Bodenfläche
des unteren Teils 4A des Bedienelementes zur Durchflusssteuerung
abzustützen;
er umfasst in seinem Inneren eine ringförmige Kammer 6A, welche
an der seiner Seiten mündet,
die sich gegenüber
von der oberen Scheibe befindet, und in der eine Rückstellfeder 9 angeordnet
ist; er umfasst ebenfalls Kaltwasserdurchflusslöcher 6B, um dem kalten
Wasser zu gestatten, in Längsrichtung
durch den Schieber zu strömen,
welche auf einer Seite in die in Richtung des Bodens des unteren
Teils 4A des Bedienelementes weisende Seite des Schiebers
und auf der anderen Seite in die Kammer 6A münden.
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Eine
Temperaturregelschraube 10 ist im Inneren des oberen Teils 4B des
Bedienelementes zur Durchflusssteuerung untergebracht, wobei sie
an diesem drehfest befestigt ist; diese Steuerschraube 10 ist über ein
Gewinde mit dem Bedienelement 7 zur Temperatursteuerung
verbunden; sie umfasst eine Innenkammer, in der ein glockenförmiges Nachlaufabstützelement 11 für einen
normalerweise feststehenden Teil 5B des thermostatischen
Elementes 5 untergebracht ist (d.h. feststehend in Abwesenheit von
durch eine stark erhöhte
Temperatur bedingtem Nachlauf des Elementes 5), eine Nachlauffeder 12, und
eine elastische mit einem Schlitz versehene Haltescheibe 13,
wobei ein Teil von deren Umfang in der Nähe des in Richtung des Schiebers 6 offenen
Endes derselben in einer ringförmigen
Rille der inneren Oberfläche
der Kammer liegt; der normalerweise feststehende Teil 5B des
thermostatischen Elementes 5 (hier der innere Kolben des
Elementes 5) wird gegen den Boden des Nachlaufabstützelementes 11 gedrückt und,
falls kein Nachlauf vorhanden ist, drückt die Nachlauffeder 12 das
Nachlaufabstützelement 11 gegen
die Haltescheibe 13.
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Ein
ringförmiges
Organ zum Erzeugen von Turbulenzen 14, ein sogenannter "Turbulator", der im Ausgang 2C und
im Durchgang 3C für
Mischwasser um den thermosensiblen Bereich des beweglichen Teils 5A des
thermostatischen Elementes 5 herum befestigt ist, besitzt
eine innere Oberfläche
mit unregelmäßiger Form
gegenüber
und beabstandet von diesem Bereich, um die Temperaturhomogenität der Ausgangsströmung der
Kartusche zwischen dem Turbulator 14 und dem Element 5 sicherzustellen
und den thermischen Austausch zwischen dem gemischten Wasser und
der thermosensiblen Region des thermostatischen Elementes zu fördern.
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Der
Verschluss 8, welcher den Zusammenhalt der Teile der Kartusche
sicherstellt, erlaubt es insbesondere, die Scheiben 2, 3 mittels
des Bedienelementes 4 zur Durchflusssteuerung aneinander
zu pressen.
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Die
Kartusche funktioniert folgendermaßen:
Das kalte Wasser
gelangt über
die Leitung 1A des Gehäuses 1 in
die Kartusche, durchfließt
die Durchgänge 2A, 3A der
Scheiben 2, 3, verteilt sich in einem ringförmigen Kanal 15,
der zwischen der oberen Scheibe 3, dem Bedienelement 4 und
dem Schieber 6 gebildet ist, passiert den Raum zwischen
der oberen Scheibe 3 und dem Schieber 6 und gelangt
an die Basis der Kammer 6A des Schiebers 6. Gleichzeitig gelangt
das kalte Wasser über
die Leitung 1B des Gehäuses 1 in
die Kartusche, durchfließt
die Durchgänge 2B, 3B der
Scheiben 2, 3 und verteilt sich, nachdem es den
seitlichen Durchgang 3B der oberen Scheibe 3 radial
verlassen hat, in dem ringförmigen Kanal 4C,
durchquert die Durchgänge 4D des
Bedienelementes 4, um den Schieber 6 zu erreichen, passiert
den Raum zwischen dem Schieber 6 und dem Boden des unteren
Teils 4A des Bedienelementes 4 und dann die Durchgangslöcher 6B und
gelangt an den Boden der Kammer 6A.
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An
der Basis des Schiebers 6 beginnen das warme Wasser und
das kalte Wasser sich zu mischen, und der Mischvorgang setzt sich
um das thermostatische Element 5 herum, im Inneren des
Turbulators 14 und im Inneren der Ausgangsleitung 1C fort.
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Die
Durchflussregelung wird durch eine Drehung des Bedienelementes 4 zur
Durchflusssteuerung erhalten, welche eine Drehung der oberen Scheibe 3 hervorruft,
wodurch die Winkelposition dieser Scheibe in Bezug auf die untere
Scheibe 2, und folglich auch der Fließquerschnitt für das warme Wasser,
der aus der mehr oder weniger weitreichenden Überlagerung der Durchgänge 2A, 2B resultiert, und
der Fließquerschnitt
für das
kalte Wasser, der aus der mehr oder weniger weitreichenden Überlagerung
der Durchgänge 2B, 3B resultiert,
definiert werden. Die Formen der Durch gänge sind derart angepasst,
dass die Fließquerschnitte
des kalten Wassers und des warmen Wassers unabhängig von der relativen Winkelposition
zwischen den zwei Scheiben gleich sind. Die Fließquerschnitte variieren von
der vollständigen
Schließung
bis zu einer maximalen Öffnung.
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Wenn
die Temperatur des gemischten Wassers sich erhöht, verlängert sich das thermostatische Element 5,
und der mit ihm verbundene Regulierungsschieber 6 reduziert
den Raum, der ihn von der oberen Scheibe 3 trennt, und
vergrößert den,
der ihn vom Boden des unteren Teils 4A des Bedienelementes 4 zur
Durchflusssteuerung trennt, wodurch der Fließquerschnitt des warmen Wassers
verringert wird und der Fließquerschnitt
des kalten Wassers vergrößert wird;
daraus folgt eine Verringerung der Temperatur des gemischten Wassers;
die Funktionsweise wird umgekehrt, wenn die Temperatur des gemischten
Wassers absinkt. Die Korrekturen der Temperatur des gemischten Wassers
durch das thermostatische Element gleichen sich aus bis zur Stabilisierung
dieser Temperatur bei einem Wert, der von der Höhe abhängt, an der der Kolben des
thermostatischen Elementes 5 seinen höchsten Punkt hat.
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Die
Temperaturregelung wird durch eine Drehung des Bedienelementes 7 zur
Temperatursteuerung erhalten, das, über ein Schraube-Mutter-System, die Temperatursteuerschraube 10 zu
einer Translationsbewegung zwingt, die die Nachlaufabstützung 11 mitnimmt
(solange der Regulierungsschieber 6 sich nicht an der oberen
Scheibe 3 abstützt),
gegen die sich der Kolben des thermostatischen Elementes 5 abstützt. Eine
Anschlagvorrichtung, welche innerhalb der Kartusche (Anschlag der Temperaturregelschraube 10 an
dem Bedienelement 7 zur Temperatursteuerung) oder außerhalb
(entsprechendes Rad an dem Bedienelement 7) angebracht
ist, begrenzt die Regeltemperatur auf einen passenden Wert (beispielsweise
maximal 50°C
oder 55°C
am Punkt der "Entnahme"). Des weiteren wird, falls
das kalte Wasser unterbrochen wird, das thermostatische Element 5 nur
von dem warmen Wasser sensibilisiert, der Kolben dehnt sich in hohem
Maß aus,
der Regulierungsschieber, mit dem er verbunden ist, verschiebt sich,
bis er mit seinem von der oberen Scheibe 3 gebildeten Sitz
in Kontakt gelangt, und die Nachlaufabstützung 11 entfernt
sich von der Haltescheibe 13, wobei sie die Nachlauffeder 12 komprimiert;
daraus resultiert ein automatisches Schließen des warmen Wassers, wodurch
jedes Verbrennungsrisiko vermieden wird, was der Kartusche eine
Antiverbrennungs-Sicherheitsfunktion verleiht.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die oben beschriebene und dargestellte Ausführungsform
beschränkt,
und man kann andere Ausführungsformen
vorsehen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Beispielsweise
ist es möglich,
diverse Varianten für
den Fließweg
des warmen Wassers zwischen dem Regulierungsschieber 6 und
dessen Sitz, wie der oberen Scheibe 3, vorzusehen, bevor
es in den Regulierungsschieber 6 eindringt, wobei dieser Fließweg vorzugsweise
eine in Umfangsrichtung vorgesehene Rille entweder in dem Regulierungsschieber 6 oder
in dessen Sitz, wie der oberen Scheibe 3 (Durchgang 3A),
oder in beiden umfasst.